集气站场压力容器腐蚀分析与防护

集气站场压力容器腐蚀分析与防护

普光气田是中国最大的高酸性气田。目前，原料气中氮、磷、钾的体积份额为12.31%17.05%，二氧化碳的体积份额为7.9%10.53%。1压力容器的腐蚀普光气田集气站场涉硫压力容器主要有火炬分液罐、计量分离器、分酸分离器、收发球筒、污水缓冲罐。1.1罐腐蚀深度大,腐蚀部位大通过对集气站检维修和火炬分液罐法定检验发现:(2)P101集气站火炬分液罐内表面腐蚀主要以分散点蚀为主,腐蚀坑最大深度为2.3mm;P103集气站火炬分液罐人孔侧底部鞍座及两边内表面存在腐蚀凹坑,实际检测最小壁厚9.1mm,罐腐蚀深度达4.9mm,腐蚀部位最大宽度700mm,长度1200mm;在火炬分液罐介质进口侧设备底部C扫描检测发现多处局部腐蚀,该部位实测最小壁厚11.7mm,腐蚀深度2.3mm,腐蚀区域宽度200mm,长度800mm;P106集气站检测发现容器底部产生严重的腐蚀,其非金属内衬材料已经损坏,普遍存在着深度不同的腐蚀坑和面状腐蚀,其中最深腐蚀坑为7.5mm;P107集气站检测发现容器底部产生严重的腐蚀,其非金属内衬材料已经损坏,普遍存在着深度不同的腐蚀坑和面状腐蚀,其中最深腐蚀坑为4.1mm(图2)。针对(1),对防腐内衬进行修复后投入使用;针对(2),对腐蚀区域进行打磨处理,个别集气站更换新的火炬分液罐。1.2腐蚀区域分布通过对集气站检维修和计量分离器法定检验发现,P105集气站底部存在着深度不同的腐蚀点和面腐蚀,腐蚀严重区域达15处,腐蚀点最深为7.0mm;P304集气站计量分离器底部中心线附近存在大量腐蚀缺陷,腐蚀坑最深6mm,腐蚀面积最大区域缺陷为长270mm、深5mm。(图3)。针对此种情况,对腐蚀区域进行打磨处理,个别腐蚀严重的集气站更换了新的计量分离器。2扫描结果及分析2016年5月,利用普光气田全面停产检修时机对集气站生产分支管、计量分支管、放空总管、生产分支放空管、计量分离器排液汇管、计量分离器、外输阀、1垢样呈黄色,质地较软,如细沙状。垢样外观和500倍电镜下扫描结果分别如图4和图5所示。对垢样进行电镜扫描和XRD、EDS分析,其结果如图6和图7所示。根据XRD及EDS图谱,垢样中含S元素56%及C、O等元素和少量Ca元素。分别对垢样进行盐酸溶液酸溶、烧碱溶液碱溶、无水乙醇溶解、溶硫剂溶解(图8),并对酸溶液进行主要离子成分测试(表1)。图8表明,酸溶杯中无明显溶解,溶液呈黄色;碱溶杯中无明显溶解,溶液呈浅黄色;无水乙醇杯中无明显溶解,溶液呈黄色;溶硫剂杯中几乎全部溶解,溶液呈黑色。根据以上实验及分析,判断该垢样主要是硫单质及站场投加的缓蚀剂等有机成分。3腐蚀机分析通过研究普光气田压力容器的腐蚀特征,将腐蚀分为静态H3.1静态h火炬分液罐和计量分离器内会长期积存少量污液,液相中H3.2气液交界面上液相与气相氢离子浓度的影响集气站在日常排污和放空操作时,酸性气体进入火炬分液罐,产生搅动效应。在气液交界面,液相和气相的氢离子浓度存在差异,形成浓差原电池,促使金属腐蚀;同时气液交替侵袭,传质快,形成疏松的腐蚀产物膜,易脱落,引起钢体局部腐蚀。图11所示为气液交替侵蚀。3.3单质硫杂质沉积集气站在日常排污和放空操作过程中,有少量单质硫、其他杂质进入火炬分液罐并沉积下来。硫沉积提供了垢下缝隙等闭塞环境,元素硫歧化反应生成H4腐蚀速度的控制针对普光气田集气站场压力容器腐蚀机理,普光气田采取控制放空速度和罐体液位、定期冲砂、优化内壁防腐涂层、增加阴极保护等措施来控制腐蚀速度,并取得了较好的效果。4.1放空速度及放空时间控制集气站在进行放空操作时,严格控制放空速度,降低气体对火炬分液罐防腐内衬的冲击作用和对罐内污液的搅动作用,达到减缓腐蚀的目的。(1)站内放空速度控制。放空速度按不超过集气站放空火炬最大燃烧量50%取值,并匀速放空即放空速度小于或等于10(2)管道放空速度控制。集气站按管道酸气放空量计算放空速度和放空时间,现场操作可通过控制管道压降速率达到控制要求。放空时间可由下式求得:式中:T为放空时间,min;Q为放空总量,m放空压降可由下式求得:式中:Δp为放空压降速率,MPa/min;p为管道现有压力,MPa;T为放空时间,min。4.2控制罐溶液位在日常管理中,结合生产运行实际情况,利用火炬分液罐罐底泵和吸污车将罐体液位控制在2%以下;保持计量分离器液相流程畅通,及时排液,将罐体液位控制在2%以下,以达到控制腐蚀环境、减缓气液交替侵蚀的目的。4.3定期砂洗利用成熟的冲砂工艺,每季度对火炬分液罐和计量分离器进行冲砂,及时清理罐底沉积的单质硫及其他杂质,减缓垢下腐蚀。4.4反渗透防污水剂的研制(1)优化火炬分液罐内衬材料。目前集气站火炬分液罐内壁采用重防腐涂料底漆+面漆(干膜厚度约500μm)的处理工艺,结合实际使用情况,提出对火炬分液罐内壁采取环氧玻璃鳞片涂层处理工艺,以达到防止内衬脱落、破损和龟裂的目的,减缓腐蚀。(2)优化计量分离器内防腐工艺。目前集气站计量分离器内壁未采用防腐涂层处理,结合实际情况,提出对计量分离器采用堆焊镍基625保护工艺,以达到保护罐体内壁的目的,减缓腐蚀。4.5内防腐工艺未使用目前集气站火炬分液罐内壁只采用了重防腐涂层处理,当涂层脱落、破损后,降低了防护效果;计量分离器未采用内防腐工艺,不能起到有效的防腐蚀作用。针对上述实际情况,提出对火炬分液罐和计量分离器增加牺牲阳极(铝合金阳极)的阴极保护设施,以弥补内壁防腐蚀效果的不足,使缺陷处钢体受到保护,达到减缓腐蚀的目的。4.6优化缓冲区注入量缓蚀剂的效能是决定普光气田集输系统内腐蚀控制水平的核心要素5高含硫压力容器腐蚀速率控制(1)高含硫集气站场压力容器腐蚀类型主要为静态H(2)从管理和技术两个方面采取控制放空速度、控